Быстродействующий аналого-цифровойпреобразователь

О П И С А Н И Е 81995ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советски иСоциалистическихреспублик К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М, Кл,з Н 03 К 13 Л 75 Гееударотееиный комитет СССР ао делам изобретений и открытийОпубликовано 07.04.81, Бюллетень13 Дата опубликовано описания 17.04.81 Р. В; Боднар н А. Ф. ДенисовИзобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в измерительной и вычислительной технике.Известен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), в котором аналоговый сигнал записывается на мишени запоминающей электроннолучевой трубки (ЗЭЛТ), с которой затем считывается растром телевизионного типа и преобразуется в код. Использование ЗЭЛТ в АЦП позволяет преобразовывать в код однократные процессы мксек и нсек диапазонов 11, Недостатками данного АЦП являются невысокие быстродействие и надежность.Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности АЦП.Поставленная цель достигается тем, что в предложенный АЦП, содержащий согласующий блок, вычислительный блок, дополнительно введены п компараторов, соответствующих оси ординат на туннельных диодах и блоков управления соответствующих оси ординат, и шифраторов, генератор пилообразного напряжения, гп компараторов, соответствующих оси абцисс на туннельных диодах, т блоков управления, соответствующих оси абцисс, тп групп линий задержек по К линий задержек в каждой т (1 + к) )п элементов И, гп (1 +к) регистров оперативной памяти и блок перезаписи. Первые входы компараторов, соответствующих оси ординат объединены и подключены к выходу согласующего блока, вторые входы компараторов, соответствующих оси ординат, подключены к первым выходам соответствующих блоков управления, вторые выходы которых подключены к управляющим входам соответст вующих шифраторов, а входы блоков управления подключены к управляющим выходам блока перезаписи. Первые входы компараторов, соответствующих оси абцисс, объединены и подключены к выходу генератора т 5пилообразного напряжения, запускающий вход которого подключен,к выходу синхроимпульсов согласующего блока. Вторые входы компараторов, соответствующих оси абцисс, подключены к соответствующим блокам управления, соответствующим оси аб 2 о цисс, а выходы компараторов, соответствующих оси абцисс, подключены к входам соответствующих групп линий задержек, выходы которых, а также выход каждого компаратора, соответствующего оси абцисс, подключены к соответствуюшим оси абциес входам соответствуюгцих элементов И. и входы соответствующие оси ординат, объединены и подключены к выходам компараторов, соответствующих оси ординат, а и управляющих выходов элементов И подключены к и управляюшим входам соответствующих регистров оперативной памяти, п информационных входов которых подключены к выходам соот.- ветствующих шифраторов. Информационные выходы регистров подключены к соответствующим входам блока перезаписи, сигнальные выходы которого подключены к входу вычислительного блока, ги (1+к) информационных выхода блока перезаписи подключены к группам информационных входов блока перезаписи регистров оперативной памяти, Управляющий вход конца записи подключен к управляющему входу генератора пилообразного напряжения.На чертеже приведена структурная схема устройства.Быстродействующий АЦП содержит согласуюший блок 1, компараторов 2, 3, соответствующих оси ордйнат, на туннельных диодах и блоков управления 4, 5, соответствующих оси ординат, п схем шифраторов 6, 7, генератор пилообразного напряжения 8, в компараторов 9, 10, соответствующих оси абцисс на туннельных диодах, в блоков управления 11, 12, соответствующих оси абцисс в групп линий задержек 13 - 18 по К линий задержки в каждой, в (1+К) и элементов И 19 - 22, в (1 +К) регистров оперативной памяти 23 - 26, блок перезаписи 27 и вычислительный блок 28.Исследуемый сигнал с выхода согласующего устройства поступает на первые входы компараторов, соответствующих оси ординат. Ранее сформированный в согласующем устройстве синхроимпульс запускает генератор 8. Генератор 8 формирует пилообраз. ные импульсы, время нарастания которых равно времени спада и которые подаются на входы компараторов, соответствующих оси абцисс. Опорные напряжения компараторов соответствующих оси абцисс, также как и компараторов, соответствуюших оси ординат, с увеличением номера компаратора увеличивается на постоянную величину (шаг дискретизации). Для уменьшения временного масштаба используются высокочастотные линии задержки, которые объединены в группы таким образом, что задержки последующей линии задержки больше задержки предыдущей линии задержки на выбранный временный шаг (шаг дискретизации по оси Х). Входы групп линий задержек подключены к выходам соответствующих компараторов. Генератор 8 компараторы, соответствующие оси абцисс, на туннельных диодах и высокочастотные линии задержки позволяют получать минимальный шаг дискретизации на протяжении любого воемени, 19955 о 15 го 25 зо 35 40 4 ьо 55 4т. е. преобразовывать в код любые длительности исследуемых импульсов. При достижении исследуемого сигнала на входе компараторов, соответствующего оси ординаты по амплитуде уровня срабатывания компараторов, импульсы срабатывания с выходов соответствующих компараторов поступают на входы элементов И и при совпадении по времени с одним из импульсов, поступающих с выходов компараторов, соответствующих оси абцисс, или линий задержек на вторые входы элементов И, срабатывает соответствующий элемент И, который в регистре данной временной меткиоткрывает входной коммутатор данного компаратора, соответствующий оси ординат и код мгновенного значения амплитуды исследуемого сигнала, фиксируемый данным компаратором, из шифратора этого компаратора переписывается в данный регистр, При срабатывании какого- нибудь элемента И импульсом срабатывания, который появляется на выходе этого элемента, блокируются все остальные элементы и, таким образом, в регистр может быть записан только код одного шифратора. Длительность импульсов компарации, которые формируются на выходах компараторов, соответствующих оси абцисс и ординат и временные интервалы, формируемые линиями задержки, выбираются с таким расчетом, что импульс компарации, всегда совпадает по времени, если не с последующим импульсом временной шкалы, то с предыдущим, Провалы исключены. Это, обеспечивает регистрацию кода каждого мгновенного значения исследуемого сигнала, фиксируемого компараторами, соответствующими оси ординат. Коды регистров оперативной памяти контролируются блоком перезаписи. После срабатывания какого-нибудь компаратора соответствующего оси ординат или группы компараторов, соответствуюших оси орди. наты и записи соответствующих кодов мгновенных значений напряжений исследуемого сигнала в регистры оперативной памяти, этот компаратор или группа компараторов, соответствующих оси ординат, переводятся на новый уровень срабатывания при помощи соответствующих блоков управления, на управляющие входы которых от блока перезаписи поступают сигналы, указывающие характер изменения исследуемого сигнала (рост или спад мгновенных значений напряжения), Блоком управления также изменяется и код соответствующего шифратора. Новый код шифратора соответствует новому уровню срабатывания соответствуюшего компаратора. Таким же образом изменяются и уровни срабатывания компараторов, соответствующих оси абцисс, при помощи соответствующих блоков управления соответствующих оси абцисс. Только здесь не указывается характер изменения сигнала на входах компараторов. Коды временных меток в регистры оперативной памяти заноситблок перезаписи, который изменяет их в соответствии с количеством сформированных пилообразных импульсов. После записи кодов исследуемого сигнала во все ячейки памяти внешнего вычислительного блока, блок перезаписи вырабатывает импульс Конец записи, который переводйт генератор 8 в ждущий режим, АПЦ готово к следующему преобразованию.Перед преобразованием и записью кодов исследуемого сигнала в память вычислительного блока и после его записи производится калибровка АЦП калибровочными импульсами от внешнего калибратора. Вычислительный блок на основании чреобразования АЦП калибровочных импульсов производят коррекцию преобразования исследуемого сигнала и необходимого для оператора или последующих устройств обработку записанной и скорректированной информации.Время переключения туннельных диодов находится в пикосекундном диапазоне, что позволяет преобразовывать сигналы нано- и микросекундного диапазонв.Исключение ЗЭЛТ повышает быстродействие и надежность АЦП.Формула изобретенияБыстродействующий аналого-цифровой преобразователь, содержаший согласующий блок, вычислительный блок, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и надежности в него введены п компараторов соответствующих оси ординат на туннельных диодах, и п блоков управления соответствующих оси ординат и шифраторов, генератор пилообразного напряжения гп компараторов соответствующих оси абцисс на туннельньгх диодах, гп блоков управления соответствующих оси абцисс, гп групп линий задержек по К линий задержек в каждой, гп (1+к)и элементов И, гп (1+к) регистров оперативной памяти и блок перезаписи, при этом первые входы компараторов соответствующих оси ординат объединены и подключены к выходу согласующего блока, вторые входы компараторов соответствующих оси ординат подключены к первым выходам соответствующих блоков управления, вторые выходы которых подключены к управляющим входам соответствующих 5 шифраторов, а входы блоков управленияподключены к управляющим выходам блока перезаписи, первые входы компараторов соответствующих оси абцисс объединены и подключены к выходу генератора пилообраз Оного напряжения, запускающий вход которого подключен к выходу синхроимпульсов согласующего блока, вторые входы компараторов соответствующих оси абцисс подключены к соответствующим блокам управления соответствующих оси абцисс, а выходы компараторов соответствующих оси абцисс подключены ко входам соответствующих групп линий задержек, выходы которых, а также выход каждого компаратора соответствующего оси абцисс подключены к соответствующим оси абцисс входам соответствующих элементов И, а их п-входы, соответствующих оси ординат соответственно объединены и подключены к выходам компараторов соответствующих оси ординат, а и управляющих выходов элементов И подключены к и управляющим входам соответствуюших регистров оперативной памяти, и информационных входов которых подключены к выходам соответствующих шифраторов и информационные выходы регистров подключены к соответствующим вхо дам блоков перезаписи, сигнальные выходыкоторой подключены к входу вычислительного блока(1+к) информационных выхода блока перезаписи подключены к группам информационных входов блока перезаписи регистров оперативной пати и управляюшии вход конца записи подключен к управляющему входу генератора пилообразного напряжения. Источники информации,4 принятые во внимание при экспертизе1. Измеритель переходных процессов К79 12 АД - Каталог фирма ТеИгоп 1 х, 1979аКорректор М. ШаГ 1 одписноеСССРтийб., д. 4/5Проектная, 4 Составитель Л. Кузнецо Техред А. Бойкас Тираж 988И Государственного комитет делам изобретений и откры Москва, Ж - 35, Раушская на П Патент, г. Ужгород, ул.